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深沟球轴承故障诊断与监测

作　者: 项兆辉
导　师: 林昌华
学　校: 重庆理工大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 深沟球轴承振动计算机程序设计
分类号: TH133.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

轴承在现代化工业当中处于一个十分重要的地位，并且在各个行业当中广泛应用，并且对轴承的品质提出了更高的要求。机械设备等故障问题也越来越多地出现，其中有很多的故障是由于轴承引起的，据有关统计，在旋转机械所发生的故障中，是因为滚动轴承故障引起的主要故障原因，占到故障原因比例的30%。滚动轴承在运转的过程中，于各种人为因素如装配时的未正确安装，没有定期进行维护和外在原因如润滑条件改变，载荷发生周期性的改变或是产生异常突变及水汽和异物的原因引起损坏。在设备长时间的运转下轴承也会磨损，在平时正常的维护下，轴承的磨损为正常的磨损，而且非常缓慢，经过长时间的运转，在接近轴承的设计寿命时，由于正常磨损有可能会引起轴承的故障。由于滚动轴承其寿命离散性大的特点，使得即使是同一批次同工艺的产品，在正常的使用和维护下，有也可能会发生工作时间超过其设计寿命，或是远远未到达其设计寿命。所以，轴承的监测与故障诊断就显得十分重要，能对机械设备当中的轴承的早期故障进行监测，对于不影响生产安全的故障可以等到定时停机维护时再维修或替换，不影响生产；如果故障较为严重时则立即停机进行更换。在滚动轴承当中，深沟球轴承使用量大，生产工艺成熟，并且结构简单等因素，本文选用深沟球轴承作为研究对象，从以下几个方面对深沟球轴承失效问题进行研究：首先，通过查阅和阅读大量的文献，来了解目前国内国外对轴承故障信号的提取，分析和处理的研究现状和研究成果，并对其进行研究和总结。其次，通过重庆某轴承厂，对深沟球轴承的生产工艺及生产流程进行深入的了解与学习，并通过生产实习，了解生产过程中产品缺陷产生原因及现象，对轴承厂的在线检测及人工检测进行了解。最后，针对特定型号深沟球轴承进行数学物理模型推导，以此为根据，进行实验平台的搭建，并进行软件编程，对深沟球轴承的故障的振动信号进行分析推理得到相应的结论。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1 绪论  8-14
  1.1 课题研究的意义与价值  8-9
  1.2 国内外轴承诊断技术的发展现状和趋势  9-11
  1.3 主要研究内容及思路  11-12
  1.4 小结  12-14
2 轴承失效形式及分析  14-18
  2.1 深沟球轴承特点  14-15
  2.2 滚动轴承的常见故障  15-17
  2.3 小结  17-18
3 模型的建立与推导  18-28
  3.1 表面损伤类故障信号理论推导  18-22
  3.2 故障识别  22-23
  3.3 技术实施  23-25
    3.3.1 轴承元件固有频率理论计算  23-24
    3.3.2 实验方案  24-25
  3.4 深入讨论  25-26
  3.5 小结  26-28
4 实验硬件  28-42
  4.1 实验平台硬件模块  28-38
    4.1.1 S0910-I 型振动测量仪  28-29
    4.1.2 A/D 采样卡  29-31
    4.1.3 前置抗混叠低通滤波器  31-35
    4.1.4 变频器及控制箱  35-36
    4.1.5 其它  36-38
  4.2 实验平台的搭建及改进  38-40
    4.2.1 实验平台的搭建  38
    4.2.2 实验平台的改进  38-40
  4.3 小结  40-42
5 计算机软件编程  42-60
  5.1 软件及开发环境简介  42-43
  5.2 软件思路分析  43-46
  5.3 软件基本分析模块功能  46-57
    5.3.1 时域分析模块  47-50
    5.3.2 频域分析模块  50-52
    5.3.3 相关分析模块  52-53
    5.3.4 相干分析模块  53-54
    5.3.5 倒频谱分析模块  54-56
    5.3.6 信号发生器模块  56-57
  5.4 专家分析模块  57-58
    5.4.1 实时监测模块  57-58
    5.4.2 外圈点蚀模块  58
  5.5 小结  58-60
6 实验验证及结果  60-78
  6.1 主轴转速的标定  60-62
  6.2 前置抗混叠滤波器测试  62-63
  6.3 轴承模态对信号获取的影响  63-67
    6.3.1 有限元分析  63-64
    6.3.2 实验分析  64-67
  6.4 外圈点蚀检验  67-76
    6.4.1 确定外圈的共振频率带  67-71
    6.4.2 故障认定及验证  71-75
    6.4.3 检验结果补充  75-76
  6.5 小结  76-78
7 全文总结与展望  78-82
  7.1 全文总结  78
  7.2 展望  78-82
致谢  82-84
参考文献  84-86
个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果  86

深沟球轴承故障诊断与监测

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